CN107379917A - 紧凑型电动汽车热泵空调换热结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，包括前换热腔室、后换热腔室、导风通道、滑动风门、室内蒸发器、室内冷凝器、余热回收暖风芯体和PTC电加热器；其中，导风通道的两端分别与前换热腔室和后换热腔室连通；滑动风门可滑动地安装在前换热腔室的后端，用于切断或导通前换热腔室和导风通道；室内蒸发器和室内冷凝器均安装在前换热腔室内；余热回收暖风芯体和PTC电加热器均安装在后换热腔室内。采用本发明提供的紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，结构新颖，易于实现，在制热模式下，不但换热面积大、制热量大、能效高，而且能够利用冷却管路中的余热，实现快速启动送出暖风，并且有效降低能耗。

Description

紧凑型电动汽车热泵空调换热结构
技术领域
本发明属于电动汽车空调技术领域，具体涉及一种紧凑型电动汽车热泵空调换热结构。
背景技术
电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境的影响相对传统汽车更小，随着节能减排的要求逐步严格，电动汽车的发展前景被广泛看好。由于传统的燃油汽车取暖采用的是水箱余热式的加热供暖系统，这种加热取暖系统均基于汽车发动机，因此，电动汽车空调必须重新进行设计。
现有的电动汽车空调将用于制冷的室内蒸发器安装在前换热腔室内，将用于制热的室内冷凝器和/或PTC电加热器安装在后换热腔室内，但是由于空调结构设计紧凑的要求，通常前换热腔室的大小远大于后换热腔室，导致后换热腔室的换热面积不足，电动汽车空调在制热量、制热效率以及制热能效上难以满足设计要求，并且，现有的电动汽车空调在制热模式下，刚启动时的一段时间送出的风未被加热，需要等待一段时间才能送出暖风，不能实现快速启动制热。解决以上问题成为当务之急。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，在制热模式下，不但换热面积大、制热量大、能效高，而且能够利用冷却管路中的余热，实现快速启动送出暖风，并且有效降低能耗。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，其要点在于，包括：前换热腔室和后换热腔室；导风通道，其两端分别与前换热腔室和后换热腔室连通；滑动风门，其可滑动地安装在前换热腔室的后端，用于切断或导通前换热腔室和导风通道；室内蒸发器和室内冷凝器，其均安装在前换热腔室内；以及余热回收暖风芯体和PTC电加热器，其均安装在后换热腔室内。
采用以上结构，前换热腔室的大小大于后换热腔室的大小，将室内冷凝器安装到前换热腔室，能够安装更大的室内冷凝器，进而大幅增加了换热面积，提高了制热量和制热能效；在后换热腔室内传统的电动汽车空调安装室内冷凝器的位置本发明设计用于安装余热回收暖风芯体，既能够有效利用冷却管路中的余热，使空调启动制热模式的同时即能送出热风，实现快速制热，并且节约了能源，降低了能耗；PTC电加热器作为一种辅助制热的手段，在空调制热量不足时启动，进一步提高了空调的制热能力；用滑动风门替代传统的扇形风门，不但能够更加精确地控制开口大小，实现精确控制出风量，而且能够进一步地节约空间，使空调总成的结构更加紧凑，体积更加小巧，并使工作时的风燥保持在较低的水平。
作为优选：所述室内蒸发器和室内冷凝器通过上固定架和下固定架并排安装在前换热腔室中，所述室内冷凝器位于室内蒸发器的后方。采用以上结构，通过上固定架和下固定架能够可靠地固定室内蒸发器和室内冷凝器，既保证了气流流动的通畅，又降低了整体噪音水平，并且，将室内蒸发器安装在室内冷凝器的前方，能够在启动除雾模式时快速除雾。
作为优选：在所述下固定架上设置有阵列分布的出水口，每条出水口均为长条形。采用以上结构，能够快速、均匀、通畅地排出室内蒸发器和室内冷凝器产生的冷凝水。
作为优选：所述余热回收暖风芯体和PTC电加热器并排安装在后换热腔室中，所述PTC电加热器位于余热回收暖风芯体的后方。采用以上结构，将余热回收暖风芯体安装在PTC电加热器的前方，能够防止余热回收暖风芯体吸收热量，提高能效。
作为优选：所述滑动风门为圆弧形的板状结构，在所述前换热腔室后端相对设置有两条与滑动风门滑动配合的弧形的滑槽，所述滑动风门的两侧外缘分别嵌入对应的滑槽中。采用以上结构，通过双滑槽的设计能够保证滑动风门与滑槽滑动配合的可靠性。
作为优选：在所述滑动风门远离后换热腔室的一侧面上设有至少一排沿其内弧面延伸的齿状结构，在该滑动风门远离后换热腔室的一侧设有与齿状结构数量相同的齿轮，每个齿轮分别与对应的齿状结构啮合，在所述滑动风门旁设有用于驱动其中一个齿轮转动的执行器。采用以上结构，通过执行器能够准确控制齿轮的转动角度，即实现精确控制滑动风门的开合大小，精确控制出风量，并且，通过多个齿轮与多排齿状结构的相互配合，能够提高滑动风门开合过程的可靠性。
作为优选：所述滑动风门的两侧外缘上均设有至少两个限位座，每个限位座均朝远离后换热腔室的方向向外凸出。采用以上结构，通过限位座的设计，不但能够防止滑动风门晃动，保证滑动风门与齿轮配合的可靠性，而且能够有效减少滑动风门与滑槽的接触面积，提高二者滑动配合的顺畅性。
作为优选：所述后换热腔室位于前换热腔室后方的中下部，所述导风通道的上壁沿水平方向延伸，该导风通道的下壁自前端斜向下延伸至后端。采用以上结构，通过将导风通道的下壁设计为斜向下延伸，以便于将部分气流引向后换热腔室的下方，进而使气流能够更加均匀地流经余热回收暖风芯体和PTC电加热器，充分地进行热交换，更加充分地利用换热面积，提高了换热效率和能效。
作为优选：在所述导风通道的前端安装有横向排布的第一导风筋和第二导风筋，所述第一导风筋位于第二导风筋的上方，其中，所述第一导风筋包括一体成型的导风前部和导风后部，所述导风前部自导风通道的前端沿水平方向向后延伸，所述导风后部自导风前部向后延伸，并向下倾斜，所述第二导风筋自导风通道的前端向后延伸，并向下倾斜。采用以上结构，导风前部沿水平方向向后延伸保证了部分气流流向后换热腔室的上方，再通过导风后部沿斜向下的方向向后延伸使气流不会集中流向后换热腔室的上方，使部分气流流向后换热腔室的中下部，同时通过将第二导风筋斜的延伸方向设计为沿斜向下的方向向后延伸，能够进一步保证导向后换热腔室中下部的气流量，使流入后换热腔室的气流更加均匀，便于气流更加充分地与后换热腔室内的余热回收暖风芯体和PTC电加热器进行热交换，大幅提高了换热效率和能效。
作为优选：所述导风前部的长度小于导风后部的长度，所述第二导风筋向前延伸的延长线与导风后部向前延伸的延长线之间具有夹角，该第二导风筋向后延伸的延长线与导风通道的下壁之间具有夹角。采用以上结构，使气流在第一导风筋和第二导风筋的作用下，呈发散式地朝着后换热腔室的中下部向后流动，并且，通过第二导风筋和导风通道的下壁相互配合，进一步提高流向后换热腔室中下部的气流量，使气流流入后换热腔室更加均匀，使气流更加充分地与余热回收暖风芯体和PTC电加热器进行热交换。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明提供的紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，结构新颖，易于实现，在制热模式下，不但换热面积大、制热量大、能效高，而且能够利用冷却管路中的余热，实现快速启动送出暖风，并且有效降低能耗。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图；
图2为本发明的外部结构示意图；
图3为执行器与齿轮的配合关系图；
图4为图1中A处的放大图；
图5为室内蒸发器和室内冷凝器与上固定架和下固定架的安装关系示意图；
图6为滑动风门的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，包括前换热腔室1、后换热腔室2和导风通道3，其中，导风通道3位于前换热腔室1和后换热腔室2之间，导风通道3的两端分别与前换热腔室1和后换热腔室2连通。并且，前换热腔室1的大小大于后换热腔室2的大小，后换热腔室2位于前换热腔室1后方的中下部，而且，后换热腔室2的底部高度低于前换热腔室1的底部高度，以在满足紧凑的设计要求前提下，为出气流道11留出更多的空间。在前换热腔室1的后端安装有可沿后换热腔室2滑动的滑动风门6，该滑动风门6用于切断或导通前换热腔室1和导风通道3，实现制冷模式和制热模式的切换。
具体地说，当需要制冷时，滑动风门6向下滑动到底，前换热腔室1和导风通道3不连通，风从前换热腔室1直接进入出气流道11，然后从各个出风口吹出，而不会进入后换热腔室2；当需要制热时，滑动风门6向上滑动到顶，前换热腔室1和导风通道3连通，风从前换热腔室1经导风通道3进入后换热腔室2，再进入出气流道11，最后从各个出风口吹出。
请参见图1、图4和图5，在所述前换热腔室1内安装有室内蒸发器7和室内冷凝器8，所述室内蒸发器7和室内冷凝器8通过上固定架12和下固定架13并排安装在前换热腔室1中，并且，室内冷凝器8位于室内蒸发器7的后方，即室内蒸发器7位于前换热腔室1内远离后换热腔室2的位置，室内冷凝器8位于前换热腔室1内靠近后换热腔室2的位置。上固定架12和下固定架13均具有两条相互平行的槽状结构，其中一条槽状结构的宽度与室内蒸发器7的宽度相适应，使室内蒸发器7能够可靠地嵌设在上固定架12和下固定架13上；上固定架12和下固定架13的另一条槽状结构的宽度与室内冷凝器8的宽度相适应，使室内冷凝器8能够可靠地嵌设在上固定架12和下固定架13上。通过上固定架12和下固定架13能够可靠地固定室内蒸发器7和室内冷凝器8，既保证了气流流动的通畅，又降低了整体噪音水平；将室内蒸发器7安装在室内冷凝器8的前方，能够在启动除雾模式时快速除雾。另外，在所述下固定架13上设置有阵列分布的出水口131，每条出水口131均为长条形，能够快速、均匀、通畅地排出室内蒸发器7和室内冷凝器8工作时产生的冷凝水。
请参见图1和图4，在所述后换热腔室2内安装有余热回收暖风芯体9和PTC电加热器10。所述余热回收暖风芯体9和PTC电加热器10并排安装在后换热腔室2中，并且，所述PTC电加热器10位于余热回收暖风芯体9的后方，即余热回收暖风芯体9位于后换热腔室2内靠近前换热腔室1的位置，PTC电加热器10位于后换热腔室2内远离前换热腔室1的位置。将余热回收暖风芯体9安装在PTC电加热器10的前方，能够防止余热回收暖风芯体9吸收热量，提高能效。具体地说，由于余热回收暖风芯体9的温度没有PTC电加热器10高，如果PTC电加热器10设置在前方，有可能经PTC电加热器10加热后的气流温度高于余热回收暖风芯体9，一旦发生该情况，余热回收暖风芯体9会吸收气流的热量，导致出风口吹出的暖风温度降低，降低了空调的制热效率和能效。需要特别指出的是，在后换热腔室2内传统的电动汽车空调安装室内冷凝器的位置本发明设计用于安装余热回收暖风芯体9，该余热回收暖风芯体9的结构为传统的暖风芯体结构，但是，其作用是回收冷却管路中的余热，解决传统汽车空调不能第一时间快速制热的问题，带来了全新的技术效果：既能够有效利用冷却管路中的余热，使空调启动制热模式的同时即能送出热风，实现快速制热，又节约了能源，降低了能耗。PTC电加热器10作为一种辅助制热的手段，在空调制热量不足时启动，进一步提高了空调的制热能力。
请参见图1和图4，所述导风通道3的上壁31沿水平方向延伸，该导风通道3的下壁32自前端斜向下延伸至后端，通过将导风通道3的下壁32设计为斜向下延伸，以便于配合导风结构将部分气流引向后换热腔室2的下方，进而使气流能够更加均匀地流入后换热腔室2，提高换热效率。通过将导风通道3的下壁32设计为斜向下延伸，以便于将部分气流引向后换热腔室2的下方，进而使气流能够更加均匀地流经余热回收暖风芯体9和PTC电加热器10，充分地进行热交换，更加充分地利用换热面积，提高了换热效率和能效。
请参见图2和图4，在所述导风通道3的前端设有用于使气流均匀地进入后换热腔室2的第一导风筋4和第二导风筋5，所述第一导风筋4和第二导风筋5均横向设置且向后延伸。其中，第一导风筋4位于导风通道3前端的中部，第二导风筋5位于导风通道3前端的下部。
具体地说，所述第一导风筋4包括一体成型的导风前部41和导风后部42，所述导风前部41自导风通道3的前端沿水平方向向后延伸，所述导风后部42自导风前部41向后延伸，并向下倾斜。即导风前部41在前后方向上，前部水平设置，后部斜向下弯折设置，并且，导风前部41的长度小于导风后部42的长度。使气流不会集中流向后换热腔室2的上方，使部分气流被导流至后换热腔室2的中下部，便于气流更加充分地与后换热腔室2内的余热回收暖风芯体9和PTC电加热器10进行热交换，提高换热效率。
所述第二导风筋5自导风通道3的前端向后延伸，并向下倾斜，并且，该第二导风筋5向前延伸的延长线与导风后部42向前延伸的延长线之间具有夹角，第二导风筋5向后延伸的延长线与导风通道3的下壁32之间具有夹角。通过第二导风筋5与第一导风筋4和导风通道3的下壁相互配合，进一步提高流向后换热腔室2中下部的气流量，使气流流入后换热腔室2更加均匀，更加充分地与后换热腔室2内的余热回收暖风芯体9和PTC电加热器10进行热交换，大幅提高了制热量、制热效率和制热能效。
请参见图1～图4和图6，所述控制滑动风门6为圆弧形的板状结构，在所述前换热腔室1后端相对设置有两条与滑动风门6滑动配合的弧形的滑槽16，所述滑动风门6的两侧外缘分别嵌入对应的滑槽16中。另外，在所述滑动风门6的两侧外缘上各设有三个限位座62，每个限位座62均朝远离后换热腔室2的方向向外凸出，并与滑槽16的槽壁抵接。通过限位座62的设计，不但能够防止滑动风门6晃动，保证滑动风门6与齿轮61配合的可靠性，而且能够有效减少滑动风门6与滑槽16的接触面积，提高二者滑动配合的顺畅性。在所述滑动风门6远离后换热腔室2的一侧面上设有两排并排的齿状结构61，两排齿状结构61均沿滑动风门6的内弧面延伸，并且，两排齿状结构61分别位于对应的限位座62内侧，并且靠近滑动风门6的两侧边缘，此设计能够对其它部件以起到良好的让位效果。在滑动风门6远离后换热腔室2的一侧设有与齿状结构61数量相同的齿轮14，每个齿轮14分别与对应的齿状结构61啮合，在所述滑动风门6旁设有用于驱动其中一个齿轮14转动的执行器15。当执行器15控制一个齿轮14转动时，滑动风门6能够沿滑槽16滑动，此时另一个齿轮14随动，起到了良好的支撑效果保证了滑动风门6在滑槽16内滑动的可靠性。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，其特征在于，包括：
前换热腔室(1)和后换热腔室(2)；
导风通道(3)，其两端分别与前换热腔室(1)和后换热腔室(2)连通；
滑动风门(6)，其可滑动地安装在前换热腔室(1)的后端，用于切断或导通前换热腔室(1)和导风通道(3)；
室内蒸发器(7)和室内冷凝器(8)，其均安装在前换热腔室(1)内；以及
余热回收暖风芯体(9)和PTC电加热器(10)，其均安装在后换热腔室(2)内。
2.根据权利要求1所述的紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，其特征在于：所述室内蒸发器(7)和室内冷凝器(8)通过上固定架(12)和下固定架(13)并排安装在前换热腔室(1)中，所述室内冷凝器(8)位于室内蒸发器(7)的后方。
3.根据权利要求2所述的紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，其特征在于：在所述下固定架(13)上设置有阵列分布的出水口(131)，每条出水口(131)均为长条形。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，其特征在于：所述余热回收暖风芯体(9)和PTC电加热器(10)并排安装在后换热腔室(2)中，所述PTC电加热器(10)位于余热回收暖风芯体(9)的后方。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，其特征在于：所述滑动风门(6)为圆弧形的板状结构，在所述前换热腔室(1)后端相对设置有两条与滑动风门(6)滑动配合的弧形的滑槽(16)，所述滑动风门(6)的两侧外缘分别嵌入对应的滑槽(16)中。
6.根据权利要求5所述的紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，其特征在于：在所述滑动风门(6)远离后换热腔室(2)的一侧面上设有至少一排沿其内弧面延伸的齿状结构(61)，在该滑动风门(6)远离后换热腔室(2)的一侧设有与齿状结构(61)数量相同的齿轮(14)，每个齿轮(14)分别与对应的齿状结构(61)啮合，在所述滑动风门(6)旁设有用于驱动其中一个齿轮(14)转动的执行器(15)。
7.根据权利要求6所述的紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，其特征在于：所述滑动风门(6)的两侧外缘上均设有至少两个限位座(62)，每个限位座(62)均朝远离后换热腔室(2)的方向向外凸出。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，其特征在于：所述后换热腔室(2)位于前换热腔室(1)后方的中下部，所述导风通道(3)的上壁(31)沿水平方向延伸，该导风通道(3)的下壁(32)自前端斜向下延伸至后端。
9.根据权利要求8所述的紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，其特征在于：在所述导风通道(3)的前端安装有横向排布的第一导风筋(4)和第二导风筋(5)，所述第一导风筋(4)位于第二导风筋(5)的上方，其中，所述第一导风筋(4)包括一体成型的导风前部(41)和导风后部(42)，所述导风前部(41)自导风通道(3)的前端沿水平方向向后延伸，所述导风后部(42)自导风前部(41)向后延伸，并向下倾斜，所述第二导风筋(5)自导风通道(3)的前端向后延伸，并向下倾斜。
10.根据权利要求9所述的紧凑型电动汽车热泵空调换热结构，其特征在于：所述导风前部(41)的长度小于导风后部(42)的长度，所述第二导风筋(5)向前延伸的延长线与导风后部(42)向前延伸的延长线之间具有夹角，该第二导风筋(5)向后延伸的延长线与导风通道(3)的下壁(32)之间具有夹角。
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